Классификация и виды подшипников качения и скольжения

В машиностроении в составе механизмов и узлов различают два основных типа подшипников характеризующиеся в своей работе видом трения – скольжения или качения. Применение соответствующего типа подшипника в составе конкретного механизма зависит от условий работы и динамических нагрузок в опорах вращающихся деталей.

Виды подшипников

Подшипники скольжения

Данный вид опорного элемента вращения механизма имеет простейшую конструкцию и не смотря на своё древнее происхождение активно используется в конструкциях современных механических узлов.

Подшипники и втулки скольжения

Конструкция и особенность работы

Подшипник может представлять собой втулку или пару вкладышей, образующих радиальную плоскость скольжения для вращающихся деталей механизма. В большинстве случаев элемент скольжения статичен и жёстко посажен цилиндрическую полость опор вращения валов механизмов.

Подшипник скольжения
Работа подшипника скольжения

Уменьшение трения во взаимодействующих плоскостях подшипника и вала обеспечивается смазкой, где смазывание может происходить как естественным разбрызгиванием вращающегося механизма, так и принудительно, под давлением автономной системы смазки узла.

В зависимости от конструкции опоры, окружных скоростей и условий работы в зоне скольжения различают три типа трения рабочих поверхностей подшипника скольжения:

  • сухое
  • граничное
  • жидкостное
  • газодинамическое

Стоит понимать, что даже при жидкостном типе трения между поверхностями в момент запуска кратковременно будет возникать граничное трение в опоре механизма.

Одним из важнейших технических критериев в работе скольжения является расчет зазора между трущимися поверхностями, для обеспечения образования достаточного слоя смазочного материала. Такой расчёт производится на основе гидродинамической теории смазки, где минимальная толщина масляной плёнки исчисляется микронах (мкм – микрометрах).

Типы

Среди подшипников скольжения по типу действующих нагрузок различают радиальные и упорные (осевые).

Под радиальными нагрузками понимают усилия действующие перпендикулярно (поперёк) вала вращения. Осевыми нагрузками называют усилия действующие вдоль вала вращения.

По структуре и форме плоскостей скольжения подшипники различаются на: одно-поверхностные и много-поверхностные; со смещением поверхности скольжения по направлению вращения или без смещения для сохранения возможности обратного вращения; с смещением центра или без смещения для окончательной установки после монтажа валов механизма.

Применение

Часто подшипники скольжения в виде втулок можно увидеть в составе шарниров рулевых тяг, поворотных цапф управляемых колёс различной техники, а также на валах в составе отдельных узлов различного назначения, таких как: масляные насосы, стартера, рулевые редукторы и тд.

Вкладыши скольжения
Устройство вкладышей скольжения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания

Подшипники скольжения остались во многом не заменимы в конструкциях кривошипно-шатунных двигателей внутреннего сгорания, где термодинамические нагрузки просто не позволяют использовать подшипники качения.

Материал изготовления

Рабочие поверхности скольжения изготавливаются из износостойких антифрикционных материалов таких, как карбид вольфрама или хрома, баббит и бронза, полимерные композиты, керамика. В изготовлении вкладышей могут использоваться технологии порошковой металлургии или высокоскоростного газопламенного напыления.

Технология изготовления подшипников скольжения
Материал изготовления биметаллических вкладышей скольжения

Классификация и виды подшипников качения

Конструкция деталей данного типа предусматривает наличие в составе тел качения, обеспечивающих механическое перекатывание в опоре вращения детали механизма.

Состав подшипника
Устройство шарикоподшипника

Традиционный состав подшипников данного типа представляет собой: наружную и внутреннею обоймы, по которым прокатываются тела качения; сепаратор, в котором заключены набор тел качения.

Состав подшипника качения
Устройство подшипника качения

Видом тела качения подшипники подразделяются на роликовые и шариковые.

По количеству рядов тел качения существуют однорядные, двухрядные и многорядные подшипники.

Исходя из типа воспринимаемых нагрузок в опоре вращения подшипники подразделяются на:

  • радиальные
  • радиально-упорные
  • упорно-радиальные
  • упорные
  • линейные

Когда действуют радиальные нагрузки на вал и опорные точки вращения в конструкции механизма используют радиальные подшипники. Если особенности работы механизма провоцируют осевые усилия в этом случае используют упорные (осевые) подшипники. В случаях действий комбинированных усилий в опоре устанавливают радиально-упорные или упорно-радиальные подшипники в зависимости от доминирования тех или иных нагрузок.

Также по возможности компенсировать перекосы валов вращения подшипники качения подразделяются на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся.

Особенности шариковых подшипников

Данный тип подшипников являются более прост в изготовлении и конструкции поэтому считаются менее дорогостоящими в сравнении с роликовыми.

Касаемо применения в составе конструкций шарикоподшипники используют менее нагруженных валах малого диаметра.

Упорные шариковые подшипники
Упорные шарикоподшипники

Для конструкций с осевыми нагрузками используют упорные подшипники.

Шариковый подшипник

В случае усилия в одном направлении используют однорядный подшипник.

Шарикоподшипник двухрядный
Двухрядный шарикоподшипник

При действии усилий в обе стороны применяют шарикоподшипник двухрядного типа.

Сферический шарикоподшипник
Сферический двухрядный шарикоподшипник

Сферические шарикоподшипники типа позволяют сглаживать небольшие погрешности в соосности валов при неточности конструктивных посадочных мест.

Особенности роликовых подшипников

Беря во внимание то, что ролики имеют большую площадь контакта с внутренним и наружным кольцом в своей конструкции, то сравнении с шарикоподшипниками, роликовые обладают высокой жёсткостью, стойкостью к деформации и выдерживают более значительные радиальные нагрузки, в том числе и ударного характера.

Роликовый подшипник
Разрез радиального однорядного роликового подшипника

Среди роликовых подшипников выделяют следующие его виды:

  • цилиндрические
  • игольчатые
  • конические
  • сферические

Так в опорных точках вращения механизма с высокими радиальными нагрузками устанавливают роликовые без бортов или игольчатые цилиндрические подшипники.

Роликовый подшипник
Разрез радиального двухрядного роликового подшипника
Игольчатые подшипники
Игольчатые роликовые подшипники

При значительных осевых нагрузках из роликовых применяют только сферический тип подшипников.

Роликовый подшипник
Сферический двухрядный роликовый подшипник

В точках с переменными нагрузками устанавливают конические роликовые подшипники.

Конический подшипник
Роликовый конический подшипник качения для опор с комбинированной нагрузкой
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector